3D打印设备帮助计算机解决鸡尾酒会难题

声学超材料可以根据声音的方向对其进行分类

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长期以来,人工智能研究人员一直努力使计算机执行一项对人类来说很简单的任务:当附近有多人同时说话时,挑出其中一个人的语音。

这被称为“鸡尾酒会难题”。解决该问题的典型方法包括使用带有多个麦克风的系统,这些系统根据说话者在房间中的位置来区分说话者,或者使用复杂的、尝试在录音中分离不同声音的人工智能算法。

但是,本周《美国国家科学院院刊》中描述的最新发明是一种简单的3D打印设备,它可以精确定位声音的来源,而无需任何复杂的电子设备。


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该设备是一个厚厚的 塑料圆盘,大约有一个披萨那么宽。边缘周围的开口通过 36 个通道将声音引导到中间的麦克风。杜克大学(位于北卡罗来纳州达勒姆)的电气工程师、资深作者 Steven Cummer 解释说,每个通道在声音向中心传播时,都会以略微不同的方式修改声音——大致就像一个具有不同设置的均衡器影响每个切片中的声音一样。

水瓶旋律
他说,圆盘的工作方式很简单。如果你对着部分装满水的瓶子顶部说话,瓶子内部的空气会与声音产生共鸣并衰减某些频率,具体取决于瓶子里的水量。在塑料圆盘中,每个扇区的内部都布满了蜂窝状结构,其中每个六边形单元都被切割成不同的高度。Cummer 说,结果就像拥有一系列装有不同水量瓶子的阵列。

杜克大学的首席作者 Yangbo Xie 说,人耳无法区分声音是如何被不同通道改变的。但是,该团队编写了一种算法,通过分析每个声音,几乎总是可以分辨出声音来自哪个方向。

该设备是一种“声学超材料”:一种布满了较小特征并旨在影响通过它的声波的结构。英国布里斯托大学的机械工程师 Bruce Drinkwater 称这个想法“真的很棒”。他说,该设备的体积可能限制了它的实际应用,并且该版本仅在相对较高的频率下工作。但是,他补充说,“未来在尺寸方面可能还有很大的优化空间。”

本文经许可转载,并于2015年8月10日首次发表

Davide Castelvecchi is a staff reporter at Nature who has been obsessed with quantum spin for essentially his entire life. Follow him on Twitter @dcastelvecchi

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